【复合材料信息】碳纤维复合材料使采油设备“强筋健骨”

油气业的每一次飞跃，都离不开技术和材料的多重驱动。新时代的浪潮中，新材料以其独特的性能和广泛的应用前景，成为推动油气勘探开发工程技术创新的关键力量。每一种新材料在上游应用领域都是对油气生产极限的有力挑战，不仅提高了勘探开发的效率和效益，而且在保证生产安全、促进环境友好方面也表现出了巨大的潜力，从加强型纤维的坚强不屈到可降解聚合物的绿色智慧。它是材料科学与油气工程的深度融合，也是未来能源发展的深刻变革。

近年来，碳纤维复合材料凭借其独特的性能优势，有效解决了传统金属材料存在的诸多问题，提高了油田生产的安全性、效率和经济效益。

早在2016年，胜利油田就成立了碳纤维抽油杆项目，开始了碳纤维的应用之旅。第一代圆形截面纯碳纤维抽油杆是在扁带形碳纤维抽油杆的基础上开发的。碳纤维抽油杆克服了传统钢质抽油杆易腐蚀、使用寿命短、下降受限、能耗高、工作时间长等问题。具有显著的防腐延寿、深抽提液、节能减排等效果。

作为项目的关键R&D部门之一，胜利油田技术检测中心建立了碳纤维复合材料油杆检验评价指标和方法体系，针对评价指标和方法体系缺失等问题，经过艰苦研究，完成了碳纤维油杆的持续在线全截面检验，为油杆的现场应用提供了技术支持。

技术人员检查碳纤维油杆生产线

研发部门从碳纤维固化时间、挤出速度等生产工艺入手，对各参数对杆体综合性能的影响规律进行了全面的测试和分析。通过调整杆体结构、提高固化工艺等措施，不断提高产品特性，断裂和开裂效率从36%降低到0。

虽然碳纤维复合材料具有很强的耐腐蚀性，但在井下高温、高压、高矿化油水介质环境和交变载荷的共同作用下，也存在老化和损坏。因此，通过模拟实验，胜利油田技术检测中心研究了碳纤维油杆的机械性能演变规律，确定了其在不同油井条件和环境下的应用边界，为碳纤维油杆的设计、选择和维护提供了科学论证。

据统计，目前已有112万多米碳纤维抽油杆在胜利、西北、中原等油田961口井完成工业应用，累计增油超过17万吨，省电超过1300万千瓦时，最长生产周期为1526天，腐蚀井平均检泵周期延长1.5倍，直接经济效益超过3亿元。

随著研究的深入，碳纤维的应用范围也得到了进一步的扩大。经过不断的研究，R&D部门创新构成了碳纤维加固技术、3D复合材料罐体结构设计技术、原位修复增强一体化施工技术等。，突破了水下等潮湿环境下树脂系统无法固化的技术问题，使碳纤维在输送管道和容器修复方面发挥了巨大的作用。新材料的应用不仅大大降低了“跑、滴、漏”等安全环保事件的发生率，而且有效降低了材料的消耗，节省了工作成本。与传统的修复工艺相比，无需停止运输，修复效率翻了一番多。

未来，随着碳纤维复合材料在油田生产中的深入应用，其在提高能源采掘效率、降低企业成本、促进环保等方面的巨大潜力将进一步推动中国油气行业向更智能、更高效、更绿色的方向发展。

碳纤维

材料特性

碳纤维是一种高强度、高韧性的新型纤维材料，含碳量在95%以上。碳纤维具有优异的力学性能，直径只有头发的1/15，比例不到钢的1/4，但强度是钢的7~9倍，具有耐腐蚀、高韧性的特点。它被称为“新材料之王”，在各个行业都有着广阔的应用前景。

常见商品

碳纤维油杆最长可达5000米，成功解决了过去油杆需要套杆连接、工作时间长、金属杆易腐蚀、使用寿命短、运行中用电量大等问题。，而且入井千米不变形，每千米吨油的用电量可以减少30%左右，有利于油田公司降低成本。

碳纤维复合扶正器具有耐腐蚀、强度高、摩擦阻力低等优点，能有效解决井下腐蚀和偏磨问题，在降低杆管报废率、提高油井免修期、提高生产时效等方面发挥着重要作用。

碳纤维布适用于油箱浮顶、油箱加固加固，特别是曲面、弯曲构件等复杂位置的现场作业。操作方便，有利于缩短工期，降低工程成本。

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